나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Pennsylvania State University의 Amir Sheikhi 교수 연구팀이 암을 치료하기 위해 투입한 화학 약물이 건강한 조직에 해를 가하기 전에 포획할 수 있는 새로운 유형의 나노물질을 개발

● 화학요법은 암세포를 효율적으로 사살할 순 있지만, 건강한 세포에 상당한 위험을 초래하여 2차 질병 유발 가능성이 높음.

● 기존 플랫폼들은 주요 화학요법 약물인 독소루비신(DOX)을 혈액에서 제거하는데 효과적이지 못하며 적은 양의 약물만 제거

● 이에 연구팀은 기존 플랫폼보다 3,200% 이상 높은 용량의 독소루비신을 포획하는 방안을 개발

● 연구팀은 연구 과정에서 털(hairy) 구조의 셀룰로오스 나노결정입자를 활용하였으며, 해당 나노입자는 셀룰로오스의 세포벽에서부터 양 끝으로 뻗어 나가 많은 양의 고분자 사슬을 보유하고, 털 형태의 고분자 사슬은 나노결정입자의 약물 포획 능력을 증가시킴.

● 본 셀룰로오스 나노결정입자를 생산하기 위하여 연구팀은 침엽수 펄프에서 발견되는 셀룰로오스 섬유를 화학적으로 처리하였고, 털 구조에 음전하를 가하여 혈액의 이온 조성에서도 안정적으로 유지할 수 있도록 함.

● 테스트 결과, 셀룰로오스 나노결정입자는 혈청에서 양전하를 띤 약물과 결합해 독소루비신을 즉시 포착하였으며, 1g당 6,000mg 이상의 독소루비신을 제거하였고, 적혈구나 세포 등에 어떠한 해도 주지 않는 것을 확인

● 해당 연구로 개발한 셀룰로오스 나노결정입자는 혈액에 노출되었을 때, 전하가 불활성화되거나 감소될 수 있는 기존 나노입자의 결함을 바로 잡고, 양전하를 띤 약물 분자의 수를 미미한 정도로 제한시킴.

● 연구팀은 전자 폐기물 중에서 희토류 원소인 네오디뮴에 선택적으로 결합될 수 있도록 나노결정을 설계하였으며, 의학을 넘어 많은 분야에 활용될 것으로 기대

※ Materials Today Chemistry 게재(2021.12.30.), “Engineering hairy cellulose nanocrystals for chemotherapy drug capture”